DE10062603A1 - Aerostatisches Lager - Google Patents

Abstract

Ein aerostatisches Lager mit einem ortsfesten und beweglichen Lagerkörper weist in der Lagerfläche 10 des einen Lagerkörpers 1 mehrere Luftdüsen auf, die über mindestens eine Zuleitung 17, 19' mit einer Druckluftquelle verbunden sind. Die Luftdüsen sind als Mikrodüsenbohrungen 23 in der mehrere Sackbohrungen 22 abschließenden Deckfläche 21 mindestens eines Luftlagereinsatzes 2 angeordnet, der in eine sich zur Lagerfläche 10 des Lagerkörpers 1 öffnende Aufnahmebohrung 12 des Lagerkörpers 1 eingesetzt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein aerostatisches Lager gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aerostatische Lager oder Luftlager sind hochpräzise Gleitla­ ger mit Luft als Schmiermittel und zeichnen sich demzufolge im Unterschied zu Wälzlagern und ölgeschmierten Gleitlagern durch eine minimale Reibung zwischen den bewegten Teilen aus. Die Luft wird bei aerostatischen Lagern mit einem Druck von üblicherweise zwei bis sechs Bar von einer exter­ nen Druckluftquelle über Lufteinströmdüsen zwischen die Gleitflächen des aerostatischen Lagers gepresst, wobei das Luftpolster im Lagerspalt für höchstmögliche Führungsquali­ tät bei minimalen Reibkräften und damit verschleiss- und stick-slip-frei ist.

Aerostatische Lager können als ebene Plattenlager, zylindri­ sche Lager, keglige Lager oder asphärische Lager ausgebil­ det sein und weisen einen ortsfesten Lagerkörper mit darin ausgebildeten Strömungskanälen auf, über die die Druckluft in den zwischen dem ortsfesten und einem beweglichen Lager­ körper ausgebildeten Lagerspalt geleitet wird. Hierzu weisen die Strömungskanäle eine Vielzahl von in den Lager­ spalt gerichteten Luftdüsen auf, so dass sich im Lagerspalt ein Luftkissen ausbildet, auf dem die Lagerkräfte von einem Lagerkörper auf den anderen berührungsfrei übertragen werden.

Aus der DE 44 36 156 C1 ist ein aerostatisches Lager mit mehreren Mikrolöchern als Düsen bekannt, die in einem separaten dünnen Bauteil eingebracht sind, das eine Lager­ fläche bildet und mit einem Lagerkörper verbunden ist, der Öffnungen zur Speisung der Düsen aufweist, die einen größe­ ren Querschnitt als die Mikrolöcher besitzen. Die Mikrolö­ cher werden in den dünnen Bereich mittels eines Laser­ strahls von der Rückseite der Lagerfläche her eingebracht und weisen einen kegligen Querschnitt auf, wobei der engste Querschnitt unmittelbar an der Lagerfläche liegt.

Aus der DE 197 45 216 C2 ist ein Luftlager mit einem orts­ festen und einem beweglichen Lagerkörper, mehreren sich zu einem zwischen den beiden Lagerkörpern ausgebildeten Lager­ spalt öffnenden Zuleitungen für unter Druck zugeführte Luft, einem Mittel zum Messen des Durchsatzes und einem Mittel zum Einstellen des Durchsatzes bekannt, bei dem eine mehrere Auslassöffnungen aufweisende Lagerfläche eines der beiden Lagerkörper in Flächenbereiche unterteilt ist, die Auslassöffnungen jeweils eines Flächenbereiches miteinander verbunden sind und über eine gemeinsame Zuleitung mit Druckluft versorgt werden.

Für den Betrieb und die Haltbarkeit von aerostatischen Lagern sind zum einen die Steifigkeit und das Tragverhal­ ten, d. h. die Konstanz und gleichmäßige Ausbildung des Luftkissens im Lagerspalt, sowie die Notlaufeigenschaften des aerostatischen Lagers im Falle eines Druckabfalls und zum anderen die Wieder- oder Weiterverwendung von Lagerkör­ pern durch Nachbearbeiten der Lauffläche, insbesondere durch Überschleifen der Lagerfläche, von Bedeutung. Bei der Verwendung von Lagerkörpern aus Metall, beispielsweise aus Messing mit maschinen- oder lasergebohrten Düsenbohrungen, sind jedoch keine Notlaufeigenschaften vorhanden und ver­ schleissende Laufkörper können nicht repariert werden, da beim Überschleifen der Lauffläche die Düsenbohrungen mit einem Durchmesser von ca. 0,05 mm verschlossen werden, so dass kein ausreichendes Luftpolster im Luftspalt zwischen den Lagerkörpern mehr ausgebildet werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein mit geringen Kosten herstellbares aerostatisches Lager hoher Steifig­ keit, Formstabilität und mit optimalem Trag- bzw. Luftlage­ rungsverhalten zu schaffen, das sehr gute Notlaufeigenschaf­ ten aufweist und das ohne die Gefahr des Verstopfens der Luftdüsen oder von Materialverlagerungen durch Überschlei­ fen der Lauffläche nachbearbeitbar bzw. reparierbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Lösung stellt ein aerostatisches Lager zur Verfügung, das sich durch einen geringen Herstellungs­ aufwand auszeichnet, aufgrund hoher Steifigkeit und Formsta­ bilität ein optimales Trag- bzw. Luftlagerungsverhalten sowie sehr gute Notlaufeigenschaften aufweist und nachbear­ beitbar bzw. reparierbar ist, ohne dass die Gefahr eines Verstopfens der Luftdüsen oder die Gefahr von Materialverla­ gerungen bei einem Überschleifen der Lauffläche besteht.

Durch die Trennung von Lagerkörper und Luftlagereinsatz ist eine optimale Aufteilung der an ein aerostatisches Lager gestellten Aufgaben möglich:
Zum einen ist der Lagerkörper durch eine entsprechende Mate­ rialwahl und Formgebung sowie zur Optimierung des Tragver­ haltens sehr steif und formstabil ausgebildet, denn die Lauffläche muss extrem plan ausgebildet sein, damit ein ebenes Luftpolster im Luftspalt zwischen den Lagerkörpern ausgebildet wird und bei geringfügigen Verschmutzungen keine Materialbrücke zwischen den Lagerkörpern auftritt.

Zum anderen weist der für die Ausbildung des Luftpolsters im Wesentlichen verantwortliche Luftlagereinsatz solche Ma­ terialeigenschaften und eine solche Formgebung auf, dass Verschmutzungen toleriert werden können und eine Reparatur und Nachbearbeitung durch Überschleifen der Lauffläche auch bei verschlissenen Laufflächen ohne die Gefahr eines Ver­ schließens der Luftdüsen möglich ist.

Zur Optimierung der Notlaufeigenschaften ist eine getrennte Materialauswahl für die Lauffläche einerseits und für den Luftlagereinsatz andererseits möglich.

Durch die getrennte Herstellung von Lagerkörper und Luftla­ gereinsatz wird das Anbringen der Luftdüsen insbesondere in Form von Mikrodüsenbohrungen in den Luftlagereinsatz bei größtmöglicher Maßhaltigkeit vereinfacht und die Vorausset­ zung für eine optimale Geometrie von Lagerkörper und Luftla­ gereinsatz geschaffen, die beispielsweise einen Kunststoff- oder Metalldruckguß und das getrennte Einbringen von Mikro­ düsenbohrungen mittels eines Lasers in den Luftlagereinsatz zulässt.

Der Luftlagereinsatz weist vorzugsweise Sackbohrungen auf, die in geringem Abstand von einer mit der Lagerfläche des Lagerkörpers fluchtenden Deckfläche enden, wobei am Ende jeder Sackbohrung mindestens eine Luftdüse in die Deckflä­ che eingebracht ist.

Die Anordnung einer Vielzahl von Sackbohrungen in jedem Luftlagereinsatz, die an der mit der Lagerfläche des aero­ statischen Lagers fluchtenden Deckfläche, d. h. ca. 1 mm vor dem Boden enden, ermöglicht es, eine einzelne oder mehrere Düsenbohrungen pro Sackbohrung in die wie eine Membrane wirkende Deckfläche des Luftlagereinsatzes anzu­ bringen, so dass eine äusserst gleichmäßige Luftaustritts­ fläche und damit ein über das aerostatische Lager gleichmä­ ßiges Luftpolster geschaffen wird. Die Trennung von Lager­ körper und Luftlagereinsatz ermöglicht es ausserdem, die vorzugsweise lasergebohrten Mikrodüsenbohrungen vor dem Einsatz des Luftlagereinsatzes in den Lagerkörper anzubrin­ gen, so dass eine hochgenaue Fertigung gewährleistet ist.

Zur Verbesserung der Notlaufeigenschaften des aerostati­ schen Lagers kann die Lagerfläche des Lagerkörpers zusätz­ lich form- und/oder kraftschlüssig mit einem Lagerflächenbe­ lag verbunden werden, der beispielsweise aus einem Kunst­ stoffbelag mit Graphitfüllung bestehen kann und vorzugswei­ se auf die Lagerfläche des Lagerkörpers aufgeklebt wird. Alternativ ist zur Verbindung des Lagerflächenbelages mit der Lagerfläche des Lagerkörpers auch ein Vulkanisieren mög­ lich, wenn eine vollflächige Verbindung des Lagerflächenbe­ lages mit der Lagerfläche sichergestellt ist.

Die Abmessungen des Luftlagereinsatzes, der Aufnahmebohrung des Lagerkörpers und des Lagerflächenbelages sind insbeson­ dere so aufeinander abgestimmt, dass die Deckfläche des Luftlagereinsatzes bündig mit dem Lagerflächenbelag ab­ schließt, so dass über die gesamte Lagerfläche des aerosta­ tischen Lagers eine absolut plane Ebene ausgebildet wird.

Zur Schaffung eines nahtlosen Überganges zwischen dem Lagerflächenbelag und der Deckfläche des Luftlagereinsatzes wird der Spalt zwischen der Deckfläche des Luftlagereinsa­ tezs und dem Lagerflächenbelag mit einer Füllmasse, vor­ zugsweise mit einer Klebstofffüllung, abgedichtet.

Das Material des Luftlagereinsatzes, des Lagerkörpers sowie des Lagerflächenbelages kann wegen der unterschiedlichen Aufgabenstellungen auch voneinander abweichend ausgewählt werden. Wesentlich ist, dass das Material des Luftlagerein­ satzes und/oder des Lagerflächenbelages aus einem formstabi­ len Material mit Notlaufeigenschaften besteht, das ohne Ma­ terialverlagerungen nachbearbeitbar ist.

Während der Lagerkörper aus Stahl oder einem anderen, eine entsprechende Steifigkeit und Formstabilität aufweisenden Metall bzw. aus einem Kunststoffkörper mit hinreichender Steifigkeit und Formbeständigkeit besteht, wird als Materi­ al für den Luftlagereinsatz und/oder den Lagerflächenbelag Kunststoff, vorzugsweise ein Epoxyd-Gießharz, mit einer Graphitfüllung gewählt.

Alternativ kann als Material für den Luftlagereinsatz und/oder den Lagerflächenbelag ein Sintermaterial gewählt werden, wobei in der Deckfläche des Luftlagereinsatzes vorzugsweise durch eine entsprechende Dimensionierung bzw. entsprechende Variation der Sinterung mehrere nach Art einer Membran flächig verteilt angeordnete Luftdüsen vorge­ sehen werden.

Zur Verbindung des Luftlagereinsatzes mit dem Lagerkörper ist die Aufnahmebohrung vorzugsweise als Durchgangsbohrung im Lagerkörper ausgebildet. In die der Lagerfläche des Lagerkörpers entgegengesetzte Rückseitenfläche des Lagerkör­ pers wird ein Stöpselelement eingesetzt, das mit einer Zuleitung für die Luftversorgung versehen ist, die mit einer im Lagerkörper angeordneten Zuleitung für die Druck­ luft fluchtet.

Weiterhin weist das Stöpselelement eine auf die Lagerfläche des Lagerkörpers gerichtete Aufnahme zum Fixieren und/oder Abstützen des Luftlagereinsatzes auf, so dass der Luftla­ gereinsatz zum einen in der Aufnahmebohrung hinreichend abgestützt wird und zum anderen leicht justiert werden kann.

Damit der im Lagerkörper bestehende Überdruck von ca. 5 bar den Lagerflächenbelag nicht ablöst, sind alle luftführenden Bauteile, d. h. sowohl das Stöpselelement als auch der Luftlagereinsatz, mit O-Ringen abgedichtet.

Weiterhin kann zwischen dem Stöpselelement und dem Luftla­ gereinsatz eine zusätzliche Dichtung und/oder ein Filter, vorzugsweise ein poröser Kunststofffilter, angeordnet werden. Dabei dient der Filter dazu, Verstopfungen der Mikrodüsen zu verhindern, auch wenn die von der Druckluftquelle zugeführte Luft gereinigt, d. h. entspre­ chend aufbereitet ist.

Wahlweise kann der Lagerkörper mehrere Luftlagereinsätze aufweisen, die über die Zuleitungen der Stöpselelemente mit einer zentralen Luftversorgungsbohrung im Lagerkörper verbunden sind. Die Luftführungsbohrungen zu den Stöpselele­ menten bzw. Luftlagereinsätzen werden vorzugsweise von beiden Stirnseiten des Lagerkörpers zum Zentrum des Lager­ körpers geführt, so dass die Versorgungsanschlüsse je nach Einbaufall an beiden Seiten angebracht werden können. Die jeweils gegenüberliegende Bohrung wird dann mit einer Verschlussschraube abgedichtet.

Da durch die Expansion der Luft im Lagerspalt die das Druckpolster bildende Luft abgekühlt wird, was zu einer Temperaturabsenkung des Luftpolsters führt, wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung im Zentrum des Lagerkörpers ein Heizelement vorzugsweise in Form eines elektrischen Wi­ derstandes angeordnet, über den die von der Druckluftquelle abgegebene Versorgungsluft strömt. Die so erwärmte Luft wird dann über Bohrungen in der Verteilungsebene zu den einzelnen Luftlagereinsätzen geführt und in den Lagerspalt eingeblasen. Damit wird die Temperatur des Luftpolsters durch Temperaturerhöhung der zugeführten Druckluft "vor Ort" auf eine im wesentlichen konstante Temperatur gehal­ ten.

Der elektrische Widerstand wird über elektrische Leitungen mit einer luftdicht am Lagerkörper befestigten Anschlussdo­ se verbunden, so dass der elektrische Widerstand in einfa­ cher Weise mit einer speisenden Spannungsquelle verbunden werden kann.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei­ spieles soll der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein aerostatisches Lager mit einem Lagerkörper und in Aufnahmebohrungen des Lagerkörpers eingesetzten Luftlagereinsätzen;

Fig. 2 einen Schnitt durch den Lagerkörper und einen Luftlagereinsatz entlang der Linie II-II gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 einen Schnitt durch den Lagerkörper im Bereich des Heizelements entlang der Linie III-III gemäß Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Lagerkörper 1, der einen Teil eines aerostatischen Lagers bildet und Aufnahme­ bohrungen 12 aufweist, in die Luftlagereinsätze einsetzbar sind, von denen in Fig. 1 ein Luftlagereinsatz 2 darge­ stellt ist. Bei dem als ebenes Plattenlager ausgebildeten aerostatischen Lager steht dem in Fig. 1 dargestellten Lagerkörper 1 ein Gegen-Lagerkörper gegenüber, so dass zwi­ schen dem beweglichen und dem ortsfesten Lagerkörper ein La­ gerspalt ausgebildet wird, wobei wahlweise der Lagerkörper 1 oder der Gegen-Lagerkörper ortsfest und der jeweils andere Lagerkörper beweglich angeordnet ist.

Zur Ausbildung eines Luftpolsters in dem Lagerspalt weist der Lagerkörper 1 eine Vielzahl von Luftdüsen 20 auf, die zum Lagerspalt geöffnet sind. Die Luftdüsen 20 sind in den Luftlagereinsätzen 2 flächig verteilt angeordnet, so dass über die Fläche der Luftlagereinsätze 2 gleichmäßig ver­ teilt Druckluft über die Luftdüsen 20 abgegeben wird.

Zur Druckluftversorgung der Luftlagereinsätze 2 sind diese über Luftführungsbohrungen 19' mit einer zentralen Luftver­ sorgungebohrung 17 verbunden, die in die einander gegenüber­ liegenden Stirnseiten 13, 14 des Lagerkörpers 1 mündet und dort einen Luftanschluss ausbildet. Einer der beiden Luftan­ schlüsse - in der Darstellung gemäß Fig. 1 der in die Stirnseite 13 des Lagerkörpers 1 mündende Luftanschluss - wird mit einer nicht näher dargestellten Druckluftquelle 9, beispielsweise einem Kompressor, verbunden. Der gegenüber­ liegende, in der Stirnseite 14 des Lagerkörpers 1 angeordne­ te Luftanschluss wird dagegen mit einer Verschlussschraube abgedichtet.

Die Luftführungsbohrungen 19' zwischen den Luftlagereinsät­ zen 2 und der zentralen Luftversorgungsbohrung 17 sind jeweils Teil von Durchgangsbohrungen 19, die von einer Sei­ tenfläche 15 des Lagerkörpers 1 zur anderen Seitenfläche 16 führen. Die in die Seitenflächen 15, 16 einmündenden Öffnungen der Durchgangsbohrungen 19 werden mittels Verschluss­ stopfen 82, 83 an beiden Seitenflächen 15, 16 des Lagerkör­ pers 1 verschlossen.

Während die zentrale Luftversorgungsbohrung 17 in einer in Fig. 2 dargestellten Versorgungsebene verläuft, sind die Luftführungsbohrungen 19, 19' zu den einzelnen Luftlagerein­ sätzen 2 in einer Verteilebene angeordnet, die gemäß Fig. 2 oberhalb der Versorgungsebene verläuft. Beide Ebenen sind gemäß Fig. 3 über eine zentrale Bohrung 17' miteinander verbunden, so dass die Luftzufuhr zu den einzelnen Luftla­ gereinsätzen 2 vom Zentrum des Lagerkörpers 1 aus erfolgt und - wie nachfolgend näher erläutert wird - die Möglich­ keit eine Erwärmung der unter Druck zugeführten Luft inner­ halb des Lagerkörpers 1 ermöglicht.

Eine ebenfalls von einer Seitenfläche 15 des Lagerkörpers 1 zur anderen Seitenfläche 16 des Lagerkörpers 1 führende Durchgangsbohrung 18 ist wie die Durchgangsbohrung 19 zu den Luftlagereinsätzen 2 ebenfalls in der Verteilebene ange­ ordnet. In der Mitte dieser Durchgangsbohrung 18 ist ein elektrischer Widerstand 7 als Heizelement vorgesehen, der über elektrische Leitungen 71 mit einer luftdicht in die Durchgangsbohrung 18 an der Seitenfläche 16 eingesetzten elektrischen Anschlussdose 72 verbunden ist. Von dieser An­ schlussdose 72 kann eine elektrische Verbindung zu einer speisenden Spannungsquelle hergestellt werden.

Das in die andere Seitenfläche 15 des Lagerkörpers 1 münden­ de Ende der Durchgangsbohrung 18 wird mit Hilfe eines Blindstöpsels 81 luftdicht verschlossen. Über die Verbin­ dung der zentralen Luftversorgungsbohrung 17, die Verbin­ dungsbohrung 17' am elektrischen Widerstand 7 vorbei erfolgt die zentrale Luftversorgung mit zusätzlicher Erwär­ mung der zugeführten Druckluft zu den einzelnen Luftla­ gereinsätzen 2.

Fig. 2 zeigt in einem Schnitt entlang der Linie II-II gemäß Fig. 1 die Verbindung eines der Luftlagereinsätze 2 mit dem Lagerkörper 1 sowie die Ausbildung der Aufnahme­ bohrungen 12 zur Aufnahme der Luftlagereinsätze 2.

Die Aufnahmebohrungen 12 sind als Durchgangsbohrungen von der Rückseite 11 zur Lagerfläche 10 des Lagerkörpers 1 ausgebildet. Von diesen Aufnahmebohrungen 12 abgehend führen die Luftzuführbohrungen 19' zu den Luftlagereinsät­ zen 2 bzw. als Blindbohrungen 17" zu den Seitenflächen 15, 16 des Lagerkörpers 1. Die den Lagerkörper 1 von der Rück­ seitenfläche 11 zur Lagerfläche 10 durchdringenden Aufnahme­ bohrungen 12 zur Aufnahme der Luftlagereinsätze 2 sind so gestaltet, dass sie im Bereich der Lagerfläche 10 einen zylindrischen Teil 120 ausbilden, der in einen mittleren zylindrischen Teil 121 größeren Durchmessers übergeht, so dass eine Ringschulter 122 ausgebildet wird, an der sich die Luftlagereinsätze 2 abstützen, die von der Rückseiten­ fläche 11 aus in die Aufnahmebohrungen 12 eingeführt wer­ den.

Die Luftlagereinsätze 2 weisen mehrere Sackbohrungen 22 auf, die im Bereich der Lagerfläche 10 des Lagerkörpers 1 ca. 1 mm vor dem Boden enden und dort eine Deckfläche 21 als Membran ausbilden. In die ca. 1 mm dicke Deckfläche 21 sind Düsenbohrungen 23 gebohrt, vorzugsweise mit Hilfe eines Lasers. Da für eine möglichst gleichmäßige Luftvertei­ lung im Luftspalt zwischen dem beweglichen und dem ortsfe­ sten Lagerkörper des aerostatischen Lagers möglichst viele Bohrungen pro Luftlagereinsatz vorgesehen werden sollen, können jeder Sackbohrung 22 mehrere Düsenbohrungen 23 zuge­ ordnet werden.

Die Luftlagereinsätze 2 bestehen vorzugsweise aus Kunst­ stoff, insbesondere einen Epoxyd-Gießharz, mit einer Gra­ phitfüllung.

Zum Zentrieren der Luftlagereinsätze 2 werden von der Rückseitenfläche 11 des Lagerkörpers 1 Stöpselelemente 4 als gedichtete Deckel in die Aufnahmebohrungen 12 einge­ setzt. Die Stöpselelemente 4 können aus Metall, vorzugswei­ se aus Stahl, bestehen und weisen eine sich zu den Luftla­ gereinsätzen 2 öffnende Sackbohrung 42 auf, in die Luftzu­ führbohrungen 42 münden, die mit den Luftzuführbohrungen 19' im Lagerkörper 1 fluchten.

Zwischen den Stöpselelementen 4 und den Luftlagereinsätzen. 2 ist ein Filter 5 vorgesehen, der eventuell in der zuge­ führten Druckluft enthaltene Partikel herausfiltert, so dass ein Verstopfen der Düsenbohrungen 23 der Luftlagerein­ sätze 2 vermieden wird.

Auf die Lagerfläche 10 des Lagerkörpers 1 ist ein Lagerflä­ chenbelag 3 aus Kunststoff mit einer Graphitfüllung aufge­ klebt, der die Notlaufeigenschaften des aerostatischen Lagers nochmals verbessert. Der Lagerflächenbelag 3 spart die zylindrischen Öffnungen 120 für die Luftlagereinsätze 2 aus, wobei die Dicke des Lagerflächenbelages 3 so gewählt ist, dass ein stufenloser Übergang zur Deckfläche 21 der Luftlagereinsätze 2 gewährleistet ist. Damit wird eine plane Ebene als Lauffläche des aerostatischen Lagers gewähr­ leistet.

Der Spalt zwischen dem Lagerflächenbelag 3 und den Deckflä­ chen 21 der Luftlagereinsätze 2 wird mit Klebstoff als Füllmasse abgedichtet, so dass ein nahtloser Übergang in der Ebene der Lauffläche des aerostatischen Lagers gewähr­ leistet ist. Nach dem Einsetzen der Luftlagereinsätze 2 in den Lagerkörper 1 und dem Anbringen des Lagerflächenbelages 3 kann die gesamte, aus der Lagerfläche des Lagerkörpers 1 und den Deckflächen 21 der Luftlagereinsätze 2 gebildeten Lagerfächen des aerostatischen Lagers geschliffen werden, ohne dass die Düsenbohrungen 23 der Luftlagereinsätze 2 ver­ schlossen werden. Dieser Vorgang kann auch später an einem verschlissenen aerostatischen Lager zur Reparatur oder Nachbearbeitung mehrmals wiederholt werden, ohne dass die Gefahr eines Verschließens der Düsenbohrungen 23 der Luftla­ gereinsätze 2 besteht.

Damit der im Lagerkörper 1 bestehende Überdruck von ca. 5 bar den Lagerflächenbelag 3 nicht ablöst, sind alle luftfüh­ renden Bauteile, d. h. die Stöpselelemente 4 und die Luftla­ gereinsätze 2 mit O-Ringen 61, 62 gegenüber den Aufnahme­ bohrungen 12 im Lagerkörper 1 abgedichtet.

Fig. 3 zeigt in einem Schnitt entlang der Linie III-III gemäß Fig. 1 den Übergang der Druckluftführung von der in der Versorgungsebene angeordneten zentralen Luftversorgungs­ bohrung 17 über die Verbindungsbohrung 17' zur Verteilebe­ ne, in der die Luftzuführbohrungen 19' zu den einzelnen Luftlagereinsätzen 2 angeordnet sind. Dieser im Zentrum des Lagerkörpers 1 angeordnete Übergang enthält in der Verteile­ bene einen elektrischen Widerstand 7, der in Längsrichtung der von der einen Seitenfläche 15 zur anderen Seitenfläche 16 des Lagerkörpers 1 führenden Durchgangsbohrung 18 ange­ ordnet ist.

Über die elektrischen Leitungen 71 ist der elektrische Wi­ derstand 7 mit der elektrischen Anschlussdose 72 verbunden, die an eine speisende Spannungsquelle angeschlossen wird. Die Anschlussdose 72 ist luftdicht in die Durchgangsbohrung 18 eingepasst und liegt mit ihrem Kontaktkopf bündig an der Seitenfläche 16 des Lagerkörpers 1 an. An der gegenüberlie­ gende Seitenfläche 15 des Lagerkörpers 1 ist die Durchgangs­ bohrung 18 mittels des Blindstöpsels 81 ebenfalls luftdicht abgeschlossen.

Die an dem elektrischen Widerstand 7 entlangströmende Versorgungsluft wird mittels des elektrischen Widerstandes 7 erwärmt und über die Luftzuführbohrungen 19' sowie die Bohrungen 42 in den Stöpselelementen 4 zu den Luftlagerein­ sätzen 2 geführt. Diese Temperaturerhöhung der Tragluft ist notwendig, weil durch die Expansion der Luft die Luftlager abkühlen, so dass zur Erlangung einer möglichst gleichmäßi­ gen Lufttemperatur im Lagerspalt ein entsprechendes Nachhei­ zen erforderlich ist. Im Unterschied zur an sich bekannten Erwärmung der Druckluft vor der Zuleitung zum Lagerkörper 1 findet damit die Erwärmung der Drucluft unmittelbar im Lagerkörper, d. h. am Ort der Ausbildung des Luftpolsters statt, so daß sowohl eine optimale Temperaturregelung als auch minimale Temperaturverluste gewährleistet sind.

Die erfindungsgemäße Lösung lässt zahlreiche Abwandlungen des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispieles zu. Beispielsweise kann der Lagerflächenbelag 3 auch in anderer Weise form- und/oder kraftschlüssig mit der Lauffläche 10 des Lagerkörpers 1 verbunden werden, nämlich durch Blindnie­ tung oder durch formschlüssiges Aufstecken des Lagerflächen­ belages auf die Lagerfläche 10 des Lagerkörpers 1.

Auch die vorstehend beschriebene Materialauswahl für die einzelnen Elemente des aerostatischen Lagers kann in belie­ biger Weise variiert werden, sofern die spezifischen Anfor­ derungen an die einzelnen Bauteile des aerostatischen Lagers erfüllt werden.

Claims (22)

1. Aerostatisches Lager mit einem Lagerkörper, der eine La­ gerfläche mit mehreren Luftdüsen aufweist, die über min­ destens eine Zuleitung mit einer Druckluftquelle verbun­ den sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftdüsen (20) in mindestens einem Luftla­ gereinsatz (2) angeordnet sind, der in eine sich zur La­ gerfläche (10) des Lagerkörpers (1) öffnende Aufnahme­ bohrung (12) des Lagerkörpers (1) eingesetzt ist.

2. Aerostatisches Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennt­ zeichnet, dass der Luftlagereinsatz (2) Sackbohrungen (22) aufweist, die in geringem Abstand von einer mit der Lagerfläche (10) des Lagerkörpers (1) fluchtenden Deckfläche (21) enden und dass am Ende jeder Sackboh­ rung (22) mindestens eine Luftdüse (23) in die Deckflä­ che (21) eingebracht ist.

3. Aerostatisches Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Luftdüsen (23) als Mikrodüsen­ bohrungen ausgebildet und vorzugsweise lasergebohrt sind.

4. Aerostatisches Lager nach mindestens einem der voranste­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die La­ gerfläche (10) des Lagerkörpers (1) form- und/oder kraftschlüssig mit einem Lagerflächenbelag (3) verbun­ den ist.

5. Aerostatisches Lager nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Deckfläche (21) des Luftlagereinsat­ zes (2) bündig mit dem Lagerflächenbelag (3) ab­ schließt.

6. Aerostatisches Lager nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt zwischen der Deckfläche (21) des Luftlagereinsatzes (2) und dem Lagerflächenbe­ lag (3) mit einer Füllmasse, vorzugsweise mit einer Klebstofffüllung, versehen ist.

7. Aerostatisches Lager nach mindestens einem der voranste­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luft­ lagereinsatz (2) aus einem formstabilen Material mit Notlaufeigenschaften besteht, das ohne Materialverlage­ rungen nachbearbeitbar ist.

8. Aerostatisches Lager nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Luftlagereinsatz (2) und/oder der La­ gerflächenbelag (3) aus Kunststoff, vorzugsweise aus Epoxyd-Gießharz, mit einer Graphitfüllung besteht.

9. Aerostatisches Lager nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Luftlagereinsatz (2) und/oder Lager­ flächenbelag (3) aus einem Sintermaterial mit mehreren flächig verteilt angeordneten Luftdüsen (23) besteht.

10. Aerostatisches Lager nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Luftdüsen (23) des Luftlagereinsat­ zes (2) und/oder Lagerflächenbelages (3) aus Sinterma­ terial durch entsprechende Dimensionierung des Sinter­ materials nach Art einer Membran gebildet sind.

11. Aerostatisches Lager nach mindestens einem der voran­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmebohrung (12) als Durchsgangsbohrung im Lager­ körper (1) ausgebildet ist, und dass in die der Lager­ fläche (10) des Lagerkörpers (1) entgegengesetzte Rück­ seitenfläche (11) des Lagerkörpers (1) ein Stöpselele­ ment (4) eingesetzt ist.

12. Aerostatisches Lager nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Stöpselelement (4) mit mindestens einer Zuleitung (41, 42) für die Luftversorgung der Luftdüsen (20) versehen ist, die mit einer im Lagerkör­ per (1) vorgesehenen Zuleitung (19, 19') fluchtet.

13. Aerostatisches Lager nach Ansppruch 11 oder 12, da­ durch gekennzeichnet, dass das Stöpselelement (4) ein auf die Lagerfläche (10) des Lagerkörpers (1) gerichte­ te Aufnahme (40) zum Fixieren und/oder Abstützen des Luftlagereinsatzes (2) aufweist.

14. Aerostatisches Lager nach mindestens einem der voran­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Wand (43) des Stöpselelements (4) und der Aufnahmebohrung (12) des Lagerkörpers (1) mindestens ein O-Ring (61, 62) angeordnet ist.

15. Aerostatisches Lager nach mindestens einem der voran­ stehenden Ansprüche, dadurch gezeichnet, dass zwischen dem Stöpselelement (4) und dem Luftlagereinsatz (2) eine Dichtung angeordnet ist.

16. Aerostatisches Lager nach mindestens einem der voran­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Stöpselelement (4) und dem Luftlagerein­ satz (2) ein Filter (5), vorzugsweise ein poröser Kunststofffilter, angeordnet ist.

17. Aerostatisches Lager nach mindestens einem der voran­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkörper (1) mehrere in Aufnahmebohrungen (12) ein­ gesetzte Luftlagereinsätze (2) aufweist, und dass die Zuleitungen (41, 42) der Stöpselelemente (4) mit einer zentalen Luftversorgungsleitung (17, 17') im Lagerkör­ per (1) verbunden sind.

18. Aerostatisches Lager nach Anspruch 17, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die zentrale Luftversorgungsbohrung (17) von beiden Stirnseiten (13, 14) des Lagerkörpers (1) zum Zentrum des Lagerkörpers (1) geführt ist, und dass eine der in die Stirnseiten (13, 14) des Lagerkör­ pers (1) mündende Öffnung der zentralen Luftversor­ gungsbohrung (17) mit der Druckluftquelle (9) verbun­ den und die andere Öffnung mit einem Verschlußelement abgedichtet ist.

19. Aerostatisches Lager nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Lagerkörpers (1) in der Zuleitung von der Druckluftquelle (9) zu den Luft­ düsen (20) ein Heizelement (7) angeordnet ist.

20. Aerostatisches Lager nach Anspruch 19, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Heizelement (7) im Zentrum des La­ gerkörpers (1) angeordnet ist.

21. Aerostatisches Lager nach mindestens einem der voran­ stehenden Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (7) in einer zentralen, die Längsseiten (15, 16) des Lagerkörpers (1) verbindenden Durchgangsbohrung (18) angeordnet ist.

22. Aerostatisches Lager nach mindestens einem der voran­ stehenden Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (7) aus einem elektrischen Wider­ stand besteht, der über elektrische Leitungen (71) mit einer luftdicht am Lagerkörper (1) befestigten An­ schlußdose (72) verbunden ist.